2.1.2地理信息的来源及采集方法
基础地理信息来源多种多样,如现有地图(地形图/专题图);全野外数字测图(GPS/全站仪/电子手簿);卫星影像(国土资源卫星/Landsat/NOAA/SPOT/IKONS);航空相片(彩色/黑白);调查统计数据;现有的数据文件、数据库等。由于其表现形式不拘一格,因此数据的处理方法也不尽相同。
(一)现有地图(地形图/专题图)
现有纸制地图中汇集了以往的测绘成果,对于这些模拟图的处理,一般有两种方式:手扶数字化和扫描数字化。
手扶数字化的工具是数字化仪,它是将图形坐标转换成数字信息的设备,由数字化板、鼠标及控制电路组成。在数字化仪工作时,控制电路使扫描脉冲在数字化板上的导线网格中通过,鼠标在图板上的坐标通过接口送到计算机。还有一类是利用磁场原理实现信号转换的。数字化的过程是利用鼠标上的“十字丝”对原图上各要素的特征点跟踪采集,将数据自动传输到计算机,同时可通过鼠标上按键,输入相应的一些属性代码,实现模数转换。这种方法劳动强度大,已逐渐被扫描数字化取代,但在图形信息负载量较低时,是一种经济实用的办法。
扫描数字化的工具是扫描仪,扫描仪分为栅格扫描仪和矢量扫描仪。栅格扫描仪又可分为黑白扫描仪和彩色扫描仪,目前使用较普遍的是采用电荷耦合器件(CCD)阵列构成的光电式扫描仪。其基本工作原理是用激光源经过光学系统照射原稿,使反射光反射到CCD感光阵列,CCD感光阵列产生电子信号经过处理得到原稿的数字化信息,传送给主机。扫描得到的是栅格数据,从栅格图像中提取点、线、面及文字信息,这一过程包括自动去除噪音、线的细化等。此后的处理需借助人机交互实现,如断线的连接、属性码的添加等,此类处理俗称“抬头数字化”,很大程度上都是依赖智能软件支持完成的。与手扶数字化相比,作业质量有所提高,提高了工作效率,降低了劳动强度。矢量扫描仪是实现直接跟踪扫描原图上的曲线,并直接产生矢量数据。目前以激光方式为主,作业员用光标引导激光束到被数字化的曲线上,激光束自动沿线跟踪,碰到线交叉处或端点时,自动停止移动。这种方法数字化精度高,数据量小,但对原图件要求高,设备也相对昂贵。
(二)野外测量数据
用全站仪(或半站仪)进行实地测量,将野外采集的数据自动传输到电子手簿、磁卡或便携机内记录,其数据可以直接转入到计算机系统中。这种方法从野外实地采集数据,由于测绘仪器精度高,电子记录又如实地进行记录和处理,因此这是数字测图中精度最高的方法,但是费时、代价高。
通过 GPS(全球定位系统)是一个以卫星为基础的无线电导航系统,来自GPS卫星的连续、覆盖全球的信号向其用户提供时间、空间和位置信息。GPS由三部分组成:(i)卫星星座(空间部分);(ii)地面监控系统(地面部分);(iii)GPS接受机(用户设备部分)。
卫星星座(空间部分)由24颗卫星组成,其中21颗工作卫星、3颗备用卫星,均匀分布在6个轨道上。轨道面对地球赤道面的夹角为55°,各轨道平面间的夹角为60°,卫星距地球约20000 km(千米),运行周期为11小时58分。在世界任何地区任何时候至少可以接收4颗卫星信号,最多可以接收11颗卫星信号。GPS卫星主要功能是:连续不断地发送导航定位信号,以导航电文提供自身现时位置及其他卫星的概略位置;接受地面监控站发来的导航信号和控制命令。地面监控系统(地面部分)由5个监测站、1个主控站、3个注入站组成,分布在美国本土的科罗拉多(主控站)和三大洋的美国军事基地。它的主要功能是完成GPS卫星信号的实时监测,向每颗卫星提供其编写并播发的导航电文,包括卫星星历、卫星钟差和大气修正参数。GPS接收机是接收、跟踪、变换和量测GPS信号的接收设备。各类用户在任何时候、任何地点、任何气候下均可用接受的信号进行导航定位测量。
近几年推出的实时动态定位技术(RTK,Real Time Kinematic)又称载波相位差分技术,能够实时提供测点(用户站)在指定坐标系的三维坐标成果,在测量范围 20 km以内,可达厘米(cm)级精度。随着RTK技术的不断发展,GPS数字测图系统将成为地面数字测量的新里程碑,将会在开阔地区取代全站仪数字测图。
(三)航空摄影测量
这种方法是以航空摄影获得的航空相片作为数据源,利用立体像对,在解析测图仪或立体测图仪上采集地形特征点,获得三维坐标数据。
(四)数字式地理信息处理
数字式地理信息很多,如遥感图像、来自计算机辅助设计系统(CAD)的数据、其他专题信息系统数据等尽管已是数字形式,但其分辨力、投影、比例尺、数据格式不同,需要选用和开发相应的数据接口软件进行转换处理。对于统计型数据也需要进行相关的调整,方能与空间数据相连。
(五)属性数据和文字信息的录入
键盘是输入属性数据和文字信息的工具,它是由机械/电子开关组成的矩阵,每当按键按下时,键盘控制电路会将相应按键的编码发送给主机。键盘可以直接输入西文和数字;在配有中文系统的计算机上,可以借助各种输入编码、拼音等方式输入汉字。
2.1.3数据检核
数据质量是数据库的生命线,质量控制贯穿于整个系统建设的过程中。空间和非空间数据输入时会产生一些误差,主要表现在以下几个方面:
(1)空间数据位置不正确;
(2)空间数据丢漏或重复;
(3)坐标系、采用量测单位不正确;
(4)属性数据不正确;
(5)属性数据丢漏或重复;
(6)空间和属性数据关联错误;
(7)各要素关系处理不正确等。
以上问题应尽可能采用相应的软件工具和质检手段把问题解决在数据采集的过程之中。